DE463125C

DE463125C - Device for condensing the vapors contained in air and gases

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Publication number: DE463125C
Application number: DEF61115D
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1926-03-30
Filing date: 1926-03-30
Publication date: 1928-07-25

Description

Vorrichtung zur Kondensation der in Luft und Gasen enthaltenen Dämpfe Die Entfeuchtung der Luft mittels Küblung ist an sich bekannt, ebenso die Nutzbarmachung der Kälte ( zum Kondensieren von verdichteten Ammoniak- oder Kohlensäuredämpfen der Kältemaschine), welche beim Schmelzen des dabei entstandenen Eises und beim Erwärmen des Eiswassers frei wird.Device for condensing the vapors contained in air and gases.Dehumidifying the air by means of cooling is known per se, as is the utilization of the cold ( for condensing compressed ammonia or carbonic acid vapors from the refrigeration machine), which occurs when the resulting ice melts and when the Ice water is released.

Aber der Prozeß läßt noch die Rückgewinnung derjenigen Kältemengen vermissen, welche der Luft beim Tiefkühlen zugeführt wurden. Das neue Verfahren hat zur Grundlage, die der Luft zugeführte Kälte nahezu Z, restlos wiederzugewinnen. Um beispielsweise iooocbmLuft bis auf 2gWasserdampfgehalt pro Kubikmeter zu entfeuchten, muß sie von +:2o' auf - io' abgekühlt werden, was einer Kälteleistung von 1 000 X 30 X 0,3 = 9 ooo Kal. entspricht.But the process still lacks the recovery of the amount of cold that was added to the air during freezing. The novel process has the almost recover completely the basis of the air supplied refrigerant Z. For example, in order to dehumidify 100,000 air to 2g water vapor content per cubic meter, it must be cooled from +: 2o 'to - io', which corresponds to a cooling capacity of 1,000 X 30 X 0.3 = 9,000 calories.

Der entzogene Wassergehalt beträgt 15 kg = rund io ooo Kal. Kälteleistung einschließlich der Gefrierkälte des entstandenen Eises, zusammen also rund ig ooo Kal.The withdrawn water content is 15 kg = around 10,000 calories. Cooling capacity including the freezing cold of the resulting ice, in total around 1,000,000 calories.

Nach den bisherigen Verfahren werden davon zurückgewonnen: i. durch das Schmelzen des Eises 15 X So i 2oo Kal., :2. die im Schmelzwasser enthaltene Kälte bis + io0 = 4oo Kal-, 3. die im Eis enthaltene Kälte mit 15 X 0,5 X 10 =75Kal.; zusammen also nur i 675Kal. Nun könnte man zwar in einem Röhren-Gegenstrom-Kältetauscher die Kälte der entfeuchteten Luft wieder an die abzukühlende Luft übertragen, aber in dieser einfachen Form ist dies nicht möglich, weü sich der Gegenstromapparat sehr rasch mit Eis verstopfen würde.According to the previous procedures, the following are recovered: i. by melting the ice 15 X So i 2oo cal.,: 2. the cold contained in the melt water up to + 10 = 4oo cal-, 3. the cold contained in the ice with 15 X 0.5 X 10 = 75 cal .; together only i 675cal. Now it is possible to transfer the coldness of the dehumidified air back to the air to be cooled in a tube countercurrent cold exchanger, but this is not possible in this simple form because the countercurrent apparatus would very quickly become clogged with ice.

Bei dem hier zu beschreibenden neuen Verfahren wird die Kälte der entfeuchteten Luft im -Umschaltwechselbetrieb auf die Eisenmasse von Kältespeichern übertragen und nachfolgend von der durchgeleiteten, zu entfeuchtenden Frischluft wieder aufgenommen. Bei dieser Art der wechselweisen Kälteübertragung taut das Eis immer sofort wieder auf, und das Wasser tropft nach unten ab; eine Verstopfung durch Eis kann hier nicht eintreten, wie folgende Betrachtung beweist: Wenn in einen beispielsweise mit Blechstreifen gefüllten. 2 m hohen Behälter, der vorher auf - io' gekühlt wurde, von oben feuchte Frischluft mit + 2o' eingeblasen wird, dann wird sich die Luft schon im oberen Teil des Kältespeichers auf - io' abkühlen und dabei die Blechstreifen auf + 2o' erwärmen. Während der Abkühlung der Luft wird der Wasserdampf kondensieren und zu Eis gefrieren, anschließend daran aber taut die nachfolgende warme Luft das Eis fortlaufend wieder auf, und das Wasser fließt nach unten ab. Allerdings sättigt sich die nachkommende Frischluft dabei mit Wasser-' dampf, aber das ist weiter kein Nachteil, weil sie auch ohnedies meist schon auf 7o bis 8o0/" gesättigt ist, sie gibt ihren Wassergehalt beim Durchströmen der anschließenden kalten Schichten des Kältespeichers ja doch wieder ab.In the new process to be described here, the coldness of the dehumidified air is transferred to the iron mass of cold storage in the switching mode and then taken up again by the fresh air to be dehumidified that is passed through. With this type of alternating cold transfer, the ice immediately thaws again and the water drips downwards; clogging by ice cannot occur here, as the following observation proves: If, for example, in one filled with sheet metal strips. 2 m high container, which was previously cooled to - io ', humid fresh air is blown in from above with + 2o', then the air in the upper part of the cold storage unit will cool down to - io 'and thereby heat the metal strips to + 2o' . As the air cools, the water vapor will condense and freeze to ice, but then the subsequent warm air will continuously thaw the ice again and the water will flow downwards. However, the fresh air that follows is saturated with water vapor, but that is not a disadvantage, because it is usually already saturated to 70 to 80 / "; it reflects its water content when it flows through the subsequent cold layers of the cold storage away.

Der Kältespeicher erwärmt sich solchermaßen fortlaufend von oben nach unten, und das Wasser tropft nach unten ab und gefriert an der Oberfläche der unteren Blechstreifen. Der Kältespeicher muß nun jedoch bis zum unteren Ende erwärmt werden, da sich sonst im unteren Teil im Laufe der Zeit so viel Eis ansammeln würde, daß sich die engen Zwischenräume zwischen den Blechstreifen verstopfen würden. Der letzte Teil der Luft kann deshalb in den Kältetauschern selbst nicht mehr völlig abgekühlt und entfeuchtet werden, und dies muß daher im Ammoniakverdampfer nachgeholt werden.In this way, the cold storage unit heats up continuously from the top below, and the water drips down and freezes on the surface of the lower one Sheet metal strips. The cold storage must now be heated to the lower end, otherwise in the course of time so much ice would collect in the lower part that the narrow spaces between the metal strips would clog. The last Part of the air can therefore no longer be completely cooled down in the cold exchangers themselves and dehumidified, and this must therefore be made up for in the ammonia evaporator.

Die ausgeschiedene Feuchtigkeit bleibt teilweise an den Blechstreifen haften und muß entfernt werden, ehe die getrocknete Luft auf dem Rückweg durch den Kältespeicher geleitet wird, um in diesem ihre Kälte abzugeben, da sie sonst wieder Feuchtigkeit aufnehmen würde. Zu diesem Behufe wird dann jeweils nach dem Erwärmen des Kältespeichers noch weiter Frischluft durchgeblasen, bis der Kältespeicher trocken ist.The excreted moisture remains partially on the metal strips adhere and must be removed before the dried air returns through the Cold storage is conducted in order to give off their cold in this, otherwise they will again Would absorb moisture. This is done in each case after heating fresh air is blown through the cold storage unit until the cold storage unit is dry is.

Durch das Kondensieren des Wasserdampfes wird ein großer Teil (etwa 2/,) der in den- Rekuperatoren aufgespeicherten Kälte verbraucht, der dann aber auf dem Rückweg der Luft nicht mehr ersetzt wird, weil die entfeuchtete, auf - io' abgekühlte Luft nur noch ihre fühlbare Kälte an die Speicher abgeben kann, aber keine Verdampfungskälte mehr. Dieser Teil der Kälte muß von der Kältemaschine zusätzlich geliefert werden.Due to the condensation of the water vapor, a large part (about 2 /,) of the cold stored in the recuperators is consumed, which is then no longer replaced on the return path of the air because the dehumidified, cooled to - io 'air is only yours can give off perceptible cold to the storage tank, but no longer any evaporation cold. This part of the cold must also be supplied by the refrigeration machine.

Auf beiliegender Zeichnung ist das Verfahren schematisch dargestellt.The process is shown schematically in the accompanying drawing.

Die zugehörige Einrichtung besteht aus dem Ammoniakverdampf er alb und dem Kondensator bla, mit den Umschaltventilen c' und c11 und dem Drosselventil d, den beiden Kältespeichern el und e" mit den Umschaltventilen f' und f11 und dem Druckluft-Zeitschalterg' und g". Das von der Maschine kommende'verdichtete Ammoniakgas tritt abwechselnd bei h' und Y' in die abwechselnd als Verdampfer oder Kondensator wirksamen Röhren-Kältetauscher alb oder bla ein. Im Kondensator verflüssigt sich das Animoniak-,a g s und strömt dann durch das Drosselventil d in die Rohrschlangen des Verdampfers über, uni oben aus denselben wieder vom Kompressor abgesaugt zu werden.The associated device consists of the ammonia evaporator he alb and the condenser blah, with the switching valves c 'and c11 and the throttle valve d, the two cold accumulators el and e "with the switching valves f' and f11 and the compressed air time switchg 'and g". The compressed ammonia gas coming from the machine enters the tubular cold exchanger alb or blah alternately at h 'and Y'. In the condenser, the animoniak- ags liquefy and then flows through the throttle valve d into the coils of the evaporator, uni being sucked out of them again by the compressor at the top.

Die feuchte Frischluft tritt bei f' in den Kältespeicher e' oben ein, durchströmt diesen und kühlt sich dabei auf - io' ab, wobei sich der Wasserdampf an denBlechstreifen niederschlägt und zu Eis gefriert, das nachfolgend aber von der Frischluft wieder aufgetaut wird. Dieser Vorgang setzt sich so lange fort, bis der Kältespeicher sich zu etwa 1/" seines Inhalts auf Frischlufttemperatur erwärmt hat. In dieser Periode findet die Entfeuchtung im Kältespeicher statt. Es wird aber nun noch weiter Luft durchgeblasen, um die an den Blechstreifen anhaftende Feuchtigkeit abzutrocknen. In dieser Nachblaseperiode geht im Kältespeicher weder eine Entfeuchtung der Luft noch eine Abkühlung mehr vor sich. Beides findet in dieser Nachblaseperiode sodann im Ammoniakverdampfer statt, durch den die Luft mit Leitung 11 geleitet wird. Die trockene Luft zieht dann durch Leitung 21' nach dem Kältespeicher e" ab, um in diesem ihre Kälte abzugeben und denselben bei m' zu verlassen.The moist fresh air enters the cold store e 'at the top at f' , flows through it and cools down in the process - io ', whereby the water vapor is deposited on the sheet metal strips and freezes to ice, which is then thawed again by the fresh air. This process continues until the cold storage unit has warmed up to about 1 / "of its content to fresh air temperature. During this period, dehumidification takes place in the cold storage unit dry off. in this Nachblaseperiode goes in cold storage neither a dehumidification of the air nor cooling more going on. Both these issues in this Nachblaseperiode then place in ammonia evaporator, by d the air en with line 1 1 is passed. the dry air then moves through line 21 'after the cold storage e ", in order to give up their cold in this and to leave the same at m'.

Nun wird umgeschaltet, und die Luft tritt bei f' in den Kältespeicher e" ein, kühlt sich in diesem auf - io' ab, wird dann durch Leitung 3" nach dem Verdampfer bla, der vorher als Kondensator im Betrieb war, abgeleitet und nachgekühlt und von da durch Leitung 4!' in den Kältespeicher e, um bei in' aus diesem getrocknet entnommen zu werden. Bei k', kl', p' und p" wird das der Luft entzogene Wasser abgeführt.A switch is now made, and the air enters the cold store e " at f ' , cools down in this - io', is then diverted and cooled down through line 3" to the evaporator bla, which was previously in operation as a condenser and from there through line 4! ' in the cold store e, in order to be removed from this dried at in '. At k ', kl', p 'and p "the water withdrawn from the air is discharged.

Das im Verdampfer sich bildende Eis wird bei dessen nachfolgender Tätigkeit als Kondensator durch die bei der Ammoniakverflüssigung frei werdende Wärme wieder abgeschmolzen, und das an den Röhren haftende Wasser friert dann, soweit es nicht abfließt, sofort fest, wenn der Kondensator anschließend daran -wieder als Verdampfer wirkt, so daß die zu trocknende Luft nicht mehr mit Feuchtigkeit in Berührung kommt. Die Umschaltung zwischen Ammoniakverdampfer und Kondensator erfolgt nicht gleichzeitig mit dem Umschalten der Kältespeicher, sondern etwa inmitten der Umschaltpausen, damit zum Abkühlen des Kondensators und zum Gefrieren der anhaftenden Feuchtigkeit Zeit verbleibt. Verdampfer und Kondensator enthalten deshalb ebenfalls genügend Eisen im Röhrengewicht als Ausgleichsspeicher. Mit diesem Verfahren wird die der Luft zugeführte Kälte zu 98 % wieder zurückgewonnen, so daß nach dem angeführten Beispiel auf je i ooo cbm getrockneter Luft noch ein Kälteaufwand von etwa io ooo Kal. einschließlich der Verluste verbleibt, entsprechend rund 2,5 PS. e. h. für das Aus * scheiden von 15 1 Wasser, da auch die beim Schmelzen des Eises und bei der Erwärmung des Eiswassers gewonnene Kälte den Kraftbedarf mindert. -Ein Vergleich mit der relativen Entfeuchtung durch Erhitzung der Luft in der Anwendung für eine Trockenanlage zeigt folgendes Ergebnis: Die Luft enthält im gesättigten Zustande bei + 20' 17 g Wasserdampf pro Kubikmeter. Wenn sie weitere 15 - aufnehmen soll, so muß sie mit + 35' abziehen und auf + 65' erbitzt werden, also um 45' entsprechend 13 Kal. pro cbm == 13 ooo Kal. für i ooo cbm Luft. Es muß sodann aber auch das zu trocknende Gut einschließlich dessen Wassergehalt auf durchschnittlich = 5o' erwärmt werden, was bei einem Feuchtigkeitsgehalt von So 0/, rund i ooo Kal. Wärme absorbiert. Die Verluste sind mit 3 6oo Kal. einzu-_#etzen. Ergibt zusammen 17 6oo Kal. gegenfiffier :2,5 PS. e. h. des neuen Verfahrens # 7 000 Kal. Pro PS- e. h., während zur Erzeugung einer PS. e. h. höchstens 4 000 Kal. verbraucht werden.The ice that forms in the evaporator is melted again during its subsequent activity as a condenser by the heat released during the liquefaction of ammonia, and the water adhering to the tubes then freezes immediately, if it does not flow off, when the condenser then - again as The evaporator works so that the air to be dried no longer comes into contact with moisture. The switchover between the ammonia evaporator and the condenser does not take place at the same time as the cold storage unit is switched over, but rather in the middle of the switching pauses, so that there is time for the condenser to cool down and the moisture that adheres to it to freeze. The evaporator and condenser therefore also contain enough iron in the weight of the tube to act as a compensation store. With this process, 98% of the cold supplied to the air is recovered, so that, according to the example given, for every 10,000 cubic meters of dried air there is still a cooling expenditure of about 10,000 calories including losses, corresponding to around 2.5 hp. eh for Off * divorced 15 1 water as the refrigerant recovered during melting of the ice and the warming of the ice water reduces the power requirement. A comparison with the relative dehumidification by heating the air in the application for a drying system shows the following result: In the saturated state at + 20 ', the air contains 17 g of water vapor per cubic meter. When a further 15 - intended to receive, it must 'pull and + 65' + 35 to be erbitzt, so by 45 'corresponding to 1 cal per 3 cbm == 13 ooo ooo i Kal for cbm air... However, the goods to be dried, including their water content, must then also be on average = 50 ', which at a moisture content of So 0 /, around 10000 cal. Absorbs heat. The losses are Etzen 3 6oo Kal einzu. -_ #. Makes a total of 17,6oo caliber counterfeit: 2.5 HP. eh of the new process # 7 000 cal. Per PS- eh, while to generate a PS. Anyway, a maximum of 4,000 calories are consumed.

Die durch Kühlung entfeuchtete Luft erfährt naturgemäß ebenfalls eine Abkühlung bei der Wasserdampfaufnahme, wenn sie zu Trocknungszwecken beilutzt wird, und zwar um etwa 15', und die Wasseraufnahrne würde dabei auf die Hälfte sinken.The air dehumidified by cooling is naturally also cooled when it absorbs water vapor if it is used for drying purposes, namely by about 15 ', and the water absorption would be reduced by half.

Das kann aber hier ohne Betriebskosten dadurch vermieden werden, daß in dem Raurne, der das zu trocknende Gut enthält, von Wasser oder Luft durchflossene Rohrsysteme angeordnet werden, an denen sich die Trockenluft fortlaufend in dem Maße wieder erwärmen kann, als sie durch Wasseraufnahme Wärme verliert. Da diese Heizluft nur mit der natürlichen Wärme zugeführt wird, ist dabei kein künstlicher Wärmeaufwand nötig. Im Sommer wird man dazu Luft benutzen, im Winter Wasser. Die Trocknung der Luft mittels Kühlung nach dem neuen Verfahren ist somit auch bei der Verwendung der entfeuchteten Luft für Trockenzwecke viel wirtschaftlicher als durch Erhitzung, bietet aber roch sonstige Vorteile, insbesondere da, wo das Trockengut nicht warm werden darf oder gekühlt werden soll. Diese Kühlung entsteht dann ganz von selbst durch die Wasseraufliahme der Luft beim Trockenprozeß, und zwar bei Bedarf bis zum Gefrierpunkt. Diese Art der Kälteerzeugung ist in allen den Fällen die wirtschaftlichste, wo, wie bei Lebens- und Genußmitteln usiv-, neben der Kühhing auch eine Trocknung verlangt wird. Die so getrocknete Luft kann verlustlos überall hingeleitet werden, weil sie bei der gleichen Temperatur wie die Atmosphäre keine Wärme verliert. Besonders die Raumkühhing in warmer Jahreszeit für den Aufenthalt von Personen vornehmlich in südlichen Gegenden wird mit dem neuen Verfahren sehr erleichtert und verbilligt, weil die Fort-V leitung keine Kälteverluste und keine Isolierung bedingt.However, this can be avoided here without operating costs by arranging pipe systems through which water or air flows in the space containing the goods to be dried, on which the drying air can continuously heat up again to the extent that it loses heat through absorption of water . Since this heating air is only supplied with natural heat, no artificial heat input is necessary. Air will be used for this in summer and water in winter. The drying of the air by means of cooling according to the new process is therefore much more economical when using the dehumidified air for drying purposes than by heating, but offers other advantages, especially where the dry goods must not be heated or should be cooled. This cooling then occurs entirely by itself through the water absorption of the air during the drying process, and if necessary down to the freezing point. This type of cold production is the most economical in all cases where, as is customary with foodstuffs and luxury items, drying is required in addition to cooling. The air dried in this way can be conducted anywhere without loss because it does not lose any heat at the same temperature as the atmosphere. Especially the Raumkühhing in warm season for the stay of people mainly in southern regions is much easier with the new process and cheaper because the training V line no cooling loss and requires no insulation.

Daneben aber ist eine wirtschaftliche Luftentfeuchtung für den Hochofenbetrieb und für chemische, metallurgische und wärmetechnische Bedürfnisse von großer Bedeutun-Die kennzeichnenden Merkmale der Neuerung ergeben sich aus Folgendem: r. Vor und hinter dem Ammoniakverdampfer ist je ein Kältespeicher mit Blechstreifenfüllung zur Aufnahme der Kälte aus der abgekühlten und entfeuchteten Luft und deren übertragung an die feuchte Frischluft im Umschaltwechselbetrieb eingeschaltet.In addition, however, economical air dehumidification for blast furnace operation and for chemical, metallurgical and thermal requirements is of great importance. The distinguishing features of the innovation result from the following: r. Upstream and downstream of the ammonia evaporator of the refrigeration from the cooled and dehumidified air and whose transmission is switched to the humid fresh air in the cold-storage Umschaltwechselbetrieb each metal strip with filling for recording.

2. Der jeweils vor dem Verdampfer geschaltete Kältespeicher wird von der Frischluft vollständig auf Raumtemperatur erwärmt und so lange noch weiter Frischluft durchgeblasen, bis die'an der Eisenmasse des Kältespeichers haftende Feuchtigkeit abgetrocknet und der jeweils hinter dem Verdampfer geschaltete Kältespeicher durch Nachkühlung der eingeblasenen Frischluft in einem Ammoniakverdampf er wieder vollständig auf - io' abgekühlt ist.2. The cold accumulator connected in front of the evaporator is completely heated to room temperature by the fresh air and fresh air is blown through until die'an the iron mass of the cold accumulator dries off and the cold accumulator connected behind the evaporator in each case by cooling the fresh air blown in an ammonia evaporator it has cooled down completely to - io '.

3. Die Umschaltung des Verdampfers und der Kältespeicher geschieht mittels Druckluft-Zeitschalter, wobei zweiseitig wirkende Kolben durch Preßluft von 3 bis 4 Atm. in bestimmten, regelbaren Zeitabständen verdiängt werden und dabei mit einem Gestänge die Umschaltventile steuern. 3. The switchover of the evaporator and the cold storage takes place by means of a compressed air time switch, with pistons acting on both sides by compressed air of 3 to 4 atm. be displaced in certain, controllable time intervals and control the switching valves with a linkage.

Claims

PATENT CLAIMS. ' i.

A device for condensation of the vapors contained in air and gases by cooling, characterized in that disposed in front of and behind the evaporator of a refrigerating machine depending on a cold storage for Umschaltwechselbetrieb which receives the refrigerant of the dried air, and subsequently releases it in the humid fresh air. c.

Process for the condensation of vapors from air and gases by means of cooling by cold storage according to claim i, characterized in that, after the relevant cold storage has been completely heated to room temperature, fresh air is blown through to dry off the moisture that is still adhering until the in each case behind the ammonia evaporator switched cold storage has completely cooled down again by the fresh air after-cooled in an ammonia evaporator. 2 3. A method for the condensation of vapors from air and gases by means of cooling according to claim i and 2, characterized in that the switchover from the ammonia evaporator to the condenser is not carried out simultaneously with the switchover of the cold storage, but always a little earlier.

4. Device for the condensation of vapors from air and gases, characterized in that for automatic timing an auxiliary control machine is provided.